人教版(新教材)高中物理选择性必修3学案3：5 5“基本”粒子

人教版(新教材)高中物理选择性必修第三册PAGEPAGE15.5“基本”粒子〖学习目标〗1.知道粒子的基本概念，了解新粒子的内容。2.通过学习，体会科学发现新粒子的进步。3.学习科学家们研究问题的方法，坚持实事求是的科学态度，体验其工作的艰辛，激发探索未来科学的热情。〖知识梳理〗一、粒子1．基本粒子不基本(1)直到19世纪末，人们都认为、电子、和中子是基本粒子。(2)随着科学的发展，科学家们发现了很多的新粒子并不是由以上组成的，并发现、等本身也有复杂结构。2．发现新粒子(1)新粒子：1932年发现了，1937年发现了，1947年发现了和及以后的超子等。(2)粒子的分类：大体可分为、、规范玻色子和希格斯玻色子几种类型。(3)夸克模型的提出：1964年美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸克模型，认为强子是由构成的。说明：反粒子最显著的特点是当它们与相应的正粒子相遇时，会发生“湮灭”，即同时消失而转化成其他的粒子。〖课堂探究〗一、“基本”粒子思考1已知π＋介子、π－介子都是由一个夸克(夸克u或夸克d)和一个反夸克(反夸克eq\x\to(u)或反夸克eq\x\to(d))组成的，它们所带电荷量如下表所示，表中e为元电荷。π＋π－udeq\x\to(u)eq\x\to(d)电荷量＋e－e＋eq\f(2,3)e－eq\f(1,3)e－eq\f(2,3)e＋eq\f(1,3)e试探究：(1)π＋应由哪两个组成？(2)π－又应由哪两个组成？1．新粒子的发现及特点发现时间1932年1937年1947年20世纪60年代后新粒子反粒子μ子K介子与π介子超子基本特点质量与相对应的粒子相同而电荷及其他一些物理性质相反比质子的质量小质量介于电子与核子之间其质量比质子大2.夸克模型(1)夸克的提出：1964年美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸克模型，认为强子是由夸克构成的。(2)夸克的种类：上夸克(u)、下夸克(d)、奇异夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)和顶夸克(t)。(3)夸克所带电荷：夸克所带的电荷量是分数电荷量，即其电荷量为元电荷的－eq\f(1,3)或＋eq\f(2,3)。例如，上夸克带的电荷量为＋eq\f(2e,3)，下夸克带的电荷量为－eq\f(e,3)。(4)意义：电子电荷不再是电荷的最小单位，即存在分数电荷。例1目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成。u夸克带电荷量为＋eq\f(2,3)e，d夸克带电荷量为－eq\f(1,3)e，e为元电荷，下列论断可能正确的是()A．质子由1个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成B．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成C．质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成D．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和1个d夸克组成例2在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出。中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测。1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中eq\o\al(1,1)H的核反应，间接地证实了中微子的存在。(1)中微子与水中的eq\o\al(1,1)H发生核反应,产生中子(eq\o\al(1,0)n)和正电子(eq\o\al(0,1)e),即：中微子＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(0,1)e可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是________。(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子(γ)，即eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(0,－1)e→2γ，已知正电子和电子的质量都为9.1×10－31kg，反应中产生的每个光子的能量约为________J。正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是什么？规律归纳对核反应中新生成粒子的认识新生成的粒子和实物粒子一样，也能产生物质波，它们之间发生相互作用时，同样遵循动量守恒定律等力学规律。〖课堂达标〗1．(多选)关于人们发现的新粒子，下列说法正确的是()A．许多粒子都有自己的反粒子B．把粒子分为强子、轻子、媒介子，根据是粒子与各种相互作用的关系C．质子属于强子D．光子属于轻子2．(多选)下列说法正确的是()A．聚变是裂变的逆反应B．核聚变反应须将反应物加热到数百万开尔文以上的高温，反应时放出能量C．轻核聚变比裂变更为安全、清洁D．强子是参与强相互作用的粒子，中子是最早发现的强子3．现在科学家正在设法寻找“反物质”。所谓“反物质”是由“反粒子”组成的，则反α粒子的符号是()A．eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))HeB．eq\o\al(\s\up1(－4),\s\do1(2))HeC．eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(－2))He D．eq\o\al(\s\up1(－4),\s\do1(－2))He

▁▃▅▇█参*考*答*案█▇▅▃▁〖知识梳理〗一、1.光子质子基本粒子质子中子2.正电子μ子K介子π介子强子轻子夸克〖课堂探究〗思考1〖答案〗(1)由于π＋介子带有＋e的电荷量，应由u和eq\x\to(d)组成。(2)同理π－介子带有－e的电荷量，应由eq\x\to(u)和d组成。例1〖答案〗B〖解析〗由于质子带e的正电荷，则由两个u夸克和一个d夸克组成，其总的电荷量为e；中子不带电，则由一个u夸克、两个d夸克组成，其总的电荷量为0，由此可知B正确。例2〖解析〗(1)发生核反应前后，粒子的质量数和电荷数均不变，据此可知中微子的质量数和电荷数都是0。(2)产生能量是由于质量亏损。两个电子转变为两个光子之后，质量变为零，则ΔE＝Δmc2，故一个光子的能量为eq\f(ΔE,2)，代入数据得eq\f(ΔE,2)＝8.2×10－14J。正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体，故系统总动量为零，故只有产生2个光子，此过程才遵循动量守恒定律。〖答案〗(1)0和0(2)8.2×10－14见〖解析〗〖课堂达标〗1.〖答案〗ABC〖解析〗根据粒子的分类、粒子与反粒子描述知A、B、C正确；光子属于媒介子，D错误。2.〖答案〗BC〖解析〗聚变和裂变的反应物和生成物完全不同，两者无直接关系，并非互为逆反应，故A错误；实现聚变反应必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万开尔文的高温，但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量，所以聚变反应还是释放能量，故B正确；实现聚变需要高温，一旦出现故障，高温不能维持，反应就自动终止了，另外，聚变反应比裂变反应生成的废物数量少，容易处理，故C正确；质子是最早发现的强